被忽視已久的新能源發(fā)電殺手

　　摘要：

　　根據已經(jīng)探明的儲量，全球石油、天然氣的可開(kāi)采年限分別為41年和65年。人類(lèi)面臨著(zhù)嚴重的能源危機，新能源光伏發(fā)電將拯救人類(lèi)。曾經(jīng)被忽視已久的新能源發(fā)電殺手，是時(shí)候來(lái)仔細了解一下了!

　　新能源發(fā)電是未來(lái)大趨勢

　　現代社會(huì )發(fā)展中，經(jīng)濟、能源、環(huán)保是困擾全世界的三大問(wèn)題。隨著(zhù)工業(yè)化推進(jìn)和人口增長(cháng)，世界能源的消耗日益增加。根據已經(jīng)探明的儲量，全球石油、天然氣的可開(kāi)采年限分別為41年和65年。為了應對化石燃料能源逐漸短缺的局面，大力開(kāi)發(fā)可再生能源已刻不容緩。各種新能源中太陽(yáng)能能量巨大，非枯竭，是國際社會(huì )公認的理想替代能源。

　　圖1 光伏發(fā)電現場(chǎng)

　　太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統展示

　　在太陽(yáng)光的作用下，光伏陣列會(huì )產(chǎn)生直流電。為了將電能輸入電網(wǎng)，需要通過(guò)功率變換裝置，將直流功率變換為交流功率，并且經(jīng)過(guò)并網(wǎng)濾波器的作用，提高并網(wǎng)電流質(zhì)量。

　　圖2 光伏發(fā)電系統原理

　　光伏并網(wǎng)殺手“直流注入”的產(chǎn)生原因

　　光伏并網(wǎng)算法的完成需要實(shí)時(shí)采樣并網(wǎng)電流、電網(wǎng)電壓等正弦量，然而采樣所用到的霍爾電流電壓互感器、后級的模擬放大電路都存在一定的非線(xiàn)性特性，輸出與輸入信號的關(guān)系不是一條具有固定斜率的直線(xiàn)。對于輸入的正弦波形，輸入信號幅度不同，放大倍數會(huì )不同，這將導致所測量的正弦波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生直流分量，俗稱(chēng)直流注入。

　　直流注入所帶來(lái)的危害

　　直流注入主要對配電網(wǎng)中變壓器、電流時(shí)漏電斷路器、電流型變壓器、計量?jì)x表等造成不利影響。由于這些設備中都有磁芯，直流分量的存在容易造成磁路的飽和，引起電流式漏電斷路器誤動(dòng)作，變壓器或互感器飽和、發(fā)熱、產(chǎn)生諧波和噪音等，導致整個(gè)系統的運行故障，甚至癱瘓。

　　圖3 被燒毀的變壓器

　　直流分量的測量和計算

　　IEC61727中規定，在任何狀態(tài)下，光伏系統注入電網(wǎng)交流接口的直流電流不應大于逆變器輸出電流的1%。直流分量的測量原理是針對被測信號作FFT分析，可以準確計算出頻譜中第0次諧波分量，即直流分量。

　　廣州致遠電子的在線(xiàn)式電能質(zhì)量監測裝置E8000，可以準確直觀(guān)地測出直流分量，測量精度高達0.1%，可以完全滿(mǎn)足光伏發(fā)電現場(chǎng)的精確測量需求。

　　圖4 E8000現場(chǎng)實(shí)測顯示

　　圖5 E8000實(shí)物展示

　　直流注入問(wèn)題的解決方法

　　要解決直流注入的問(wèn)題，還是要從這個(gè)問(wèn)題的原理出發(fā)。常用的方法有直流分量隔離法，以及檢測后反向補償法。那么，在實(shí)際應用中，要怎么操作呢?小編再給大家介紹一種簡(jiǎn)單易行的操作方案，那就是采用能夠抑制直流注入的半橋逆變器。無(wú)論半橋逆變器中的開(kāi)關(guān)器件處于何種狀態(tài)，并網(wǎng)電流始終會(huì )經(jīng)過(guò)直流側電容，使直流分量被電容隔離，從而達到消除直流分量的目的。

　　圖6 半橋逆變器拓撲